水利施工中的土石壩施工技術分析

陳茂華

摘要：土石壩施工是一種較為傳統、簡單的水利施工技術，其就有就近取材、作業操作簡單、施工成本低廉、造型結構簡潔的特點，在部分地區水利工程建設中具有廣泛的應用前景。文章以土石壩分類、特點及施工技術特點分析為切入點，重點闡釋水利施工中土石壩施工技術的應用要點，并結合工程經驗、對土石壩施工的思考與實踐提出保證水利施工中土石壩施工技術質量的策略，以供參考。

關鍵詞：水利施工;土石壩;施工技術;應用

水利施工中，土石壩施工對地基強度的要求較低，所采用的施工材料一般源于周邊區域的土料、石料及混合料，在施工中材料運輸工作量較少，并且施工操作簡單，施工周期較短，材料消耗量較低。不僅如此，土石壩具有較強的適應變形能力，支持綜合性機械輔助施工，是一種較為傳統且可行性較強的水利施工技術。伴隨著水利工程數量的增加與規模的擴大，土石壩施工技術應用經驗愈加豐富，新技術、新工藝也如百花齊放，為土石壩技術的現代化發展與普及推廣注入了新的活力。但在水利施工中應用土石壩施工技術仍需要掌握其技術要點，明確質量控制的關鍵工序，根據施工環境及條件確定土石壩類型及施工組織方法，才能夠在最大程度上增強土石壩施工技術應用效果。

一、水利施工中土石壩施工技術概述

相對于以混凝土或漿砌石作為原材料的壩體來說，土石壩所用的材料易于獲取、成本低廉，但不同地區因地形地貌、氣候環境、地質條件的差異性，對土石壩形制、施工技術等有著不同的要求，因此在水利施工中應用土石壩施工技術前需了解土石壩類型及特點，保證土石壩施工技術應用有效、可靠。

（一）土石壩類型及特點

土石壩為散粒體結構，體積約為重力壩的4至6倍，地基適應性較強且對地質條件的要求較低。綜合來看，土石壩的特點體現在優勢與不足兩個方面。其一，土石壩壩體填筑材料就近獲取，具有較強的經濟性與技術合理性，施工中對土石料的消耗較低。因結構簡單，所以施工工序較少，技術操作可行性較強，并且可支持機械化施工，借助機械設備建設的土石壩單價可降低15%左右[1]。同時，土石壩適應變形能力較強，在無地震等較為嚴重的自然災害下土石壩一般不會發生整體滑動，具有較好的穩定性與安全性，且便于后續的維修與擴建。其二，土石壩施工必須進行防滲處理，主要原因在于其所采用的土石料透水性較強、緊密程度不足，如果使用粘性材料會受到氣候環境的影響。同時土石壩壩頂不可設溢洪道，施工導流也較為復雜，如果施工或管理不當可能會造成壩基不均勻沉降、壩體及坡面滲水等病害。

按照壩體高程可將土石壩劃分為高壩（高度大于70m）、中壩（高度在30至70m范圍之內）、低壩（高度小于30m）三種類型;按照施工工藝可將碾壓式土石壩劃分為土質心墻壩、人工材料心墻壩等類型。不同類型土石壩施工技術標準及工藝等有所差異，在實際建設中需加以區分及選擇。

（二）土石壩施工技術原則

水利施工中土石壩施工技術運用應遵循以下三大原則：其一為穩定性。雖然土石壩施工對地質條件、地基強度等要求較低，但在施工中依然需要采用相應的帷幕灌漿、灌注樁等對壩基、壩體與岸坡進行加固，最大程度上避免滑坡、壩基沉降、坍塌等病害的發生，并且需要加設止水措施、防滲措施，以提升土石壩壩體與壩基的牢固程度，保證土石壩的實際應用效果;其二，科學性原則。土石壩施工技術簡單、工序較少，在實際施工中依然需要重視施工組織計劃、施工工藝選擇、施工人員操作、機械設備組織的科學性、規范性等，避免返工現象發生，以此保證土石壩施工質量安全;其三，經濟性原則。土石壩施工材料選擇需遵循經濟性與技術性相統一的原則，在保證施工材料物理學性能、粘結性、透水率、密實度等指標符合設計要求的基礎上盡量就進取材、縮短運輸距離、減少用量，在確保質量的前提下降低土石壩施工成本[2]。

二、水利施工中的土石壩施工技術

對于水利工程建設來說，土石壩施工是一項傳統、高效、經濟可行的技術，因此其在水利施工中積累了較為豐富的實踐經驗。通過梳理相關文獻及結合實際總結出水利施工中的土石壩施工技術及其運用注意事項。

（一）土石壩施工材料選擇技術

土石壩施工材料主要包括土體及礫石兩大類。原材料選擇是否合理、材料特性能否滿足土石壩建設及后續連續性運行需求是水利施工中土石壩施工材料選擇技術應用需集中考慮的問題。其一，土石壩運行于水源周邊，其壩體及壩基材料會時刻受到水源的擾動，再加上土石壩體積較大，運行中壩基會承受較大的荷載，壩體及坡面也會受到多方向的作用力，因此需要選擇抗滲性能較好，密實度與含水量適中的土體，以此保證土石壩整體結構的承載力與穩定性;其二，礫石選擇核心的參照指標為粗粒徑含量與粒徑。通常情況下，粒徑及粗粒徑含量越大，則材料的強度越高、空隙率越大、粘結性越低。土石壩施工對材料強度有較高要求，但對透水性與粘結性也有著不同的標準，因此需選擇粒徑適中且大小均勻的礫石[3]。

（二）土石壩施工材料加工及堆放技術

由前文論述可知，土石壩施工一般為就取材，但也會遇到周邊材料性能不能全面滿足施工需求的情況。因此需要對土石料進行預處理。如果土石料含水量較高，可采用翻曬、烘干處理技術。如果土石料含水量較低，則可采用灑水或噴水技術;如果土石料粒徑較大，需采用錘擊及爆破方式降低土石料粗粒徑含量，保持土石料粒徑均勻且適中。

除此之外，土石料堆放也是影響土石壩施工質量的關鍵技術之一。首先，土石料堆放位置應原理基坑與易沉降區域，避免引發基坑坍塌等事故;其次，將土體與礫石分開堆放，在施工中根據施工組織計劃與設計標準對土料及礫石進行混合，避免同地對方改變土石料的物理學性能及質量特性;最后，土石料堆放量的確定需綜合考慮施工物料需求、施工場地大小等因素，在方便施工的前提下確定土石料堆放量，避免延誤工期。

（三）土石壩施工材料開挖及運輸技術

土石壩支持機械化施工，但采用機械設備會加大施工成本，機械設備運行所產生的噪音、粉塵等也會對周邊環境、居民生活造成不良影響，因此在土石壩開挖運輸中需要根據實際施工需求確定最佳的開挖運輸機械設備組合。其一為正向鏟開挖+汽車運輸，具有成本低、機械設備使用少的優勢，但存在開挖運輸施工效率低、運輸距離短的缺點;其二，正向鏟開挖+膠帶機運輸，適用于土石料用量少的土石壩施工，能夠實現膠帶機自動上料;其三，斗輪式挖掘機+膠帶運輸機+自卸車，適用于土石料運輸距離長的土石壩施工;其四，砂船挖掘+有軌汽車+膠帶運輸機，適用于大型土石壩施工，自動化及大型機械設備的運用可以顯著提升土石壩施工效率。

（四）土石壩壩基及岸坡處理技術

在土石壩施工作業開展前，需要清除附著在壩基或岸坡表面的植被、松散浮渣、易松動巖石、樹根等。對于松散浮渣的清理可采用人工作業方式。同時，對心墻建設范圍內的洞穴、地道等進行回填處理，如果壩基及岸坡低洼部分面積較大，整體強度及穩定性不足，則可采用混凝土回填工藝，避免滑坡、坍塌等事故的發生。如果低洼部分面積較小，對心墻結構影響程度較低，可以石渣為材料進行分層回填。此外，如果土石壩壩基部分存在深槽、洼地及水塘等，為在最大程度上保證壩基承載力，避免壩基在浮力與壓力綜合作用下發生不均勻沉降，建議對壩基進行清理與處理，清除地表積水及雜質后采用分層回填方式保證壩基平整度，借助小型碾壓設備對壩基進行夯實處理，直至壩基壓實度滿足設計要求。

（五）土石壩壩體填筑技術

土石壩壩體填筑施工具有機械設備結構復雜、作業面窄、工序較多、工藝較為繁瑣的特點，是土石壩施工中的關鍵及特殊工序[4]。因此在施工前需要根據現場實際情況、施工環境及條件等制定完善、周密的施工組織計劃，要求施工人員嚴格落實土石壩施工質量安全目標。同時，為縮短施工周期、提升施工標準化及規范化程度，建議在壩體填筑施工中采用流水線施工方法，以此降低外界因素對壩體填筑施工的影響。此外，在土石壩填筑施工中需遵循“先砂后土”的施工工序組織原則，靈活運用進展法或自卸車后退法將土石料堆放在指定地點。在上述兩種卸料方法中，進展法操作便捷，但后退法可降低運輸機械輪胎對材料的磨損程度。在實際施工中，可混合兩種卸料法，并配合退料機將土石料攤平。

（六）土石料壓實技術

科學的土石料壓實基礎可以維持土石壩自身內部摩擦力、防滲性能與粘結力。通過梳理工程資料可以發現，土石壩材料易松動是其滲水、滑坡等病害發生的主要原因。在土石料壓實施工前需檢查土石料的含水量，如果其含水量較高便會降低土石壩內部材料的摩擦力與粘結性。為此，在施工前需開展材料質量檢測工作，注重對材料的合理保存管理，避免氣候環境變化、降雨等改變材料含水量與物理學性能。同時，在土石料壓實施工中應實時檢測壓實度。避免欠壓及過壓。

三、水利施工中土石壩施工質量保障措施

水利施工中土石壩施工技術較為簡單，操作難度較低，但為提升土石壩施工技術應用效果，提高土石壩整體結構的強度、剛度、穩定性與防滲性能，建議采取以下措施對土石壩施工質量進行控制。

（一）注重土石壩壩基的加固處理

水利工程靠近水源，所修建的土石壩具有防洪抗汛的功能，其壩基穩定性將直接影響土石壩結構強度，如果施工中忽視對壩基的加固處理，可能導致土石壩在建成投入使用后出現坍塌、滑坡等問題，威脅下游居民的財產及生命安全。為此，需高度重視土石壩壩基的加固處理，綜合考慮壩基加固處理技術合理性與經濟可行性，根據實際情況建設防滲墻，應用固結灌漿、帷幕灌漿等壩基加固施工工藝。以帷幕灌漿為例，在應用該技術時需把握以下要點：其一為鉆孔，孔深及孔距偏差需在規定范圍之內，鉆孔后對孔進行沖洗，直到孔內無殘渣;其二為壓水試驗，檢查基巖透水率是否符合設計要求;其三為灌漿，合理控制灌漿速度及壓力，保證灌漿質量。

（二）重視土石壩防滲處理

通過梳理工程資料發現，土石壩滲水問題具體表現為壩基及壩肩滲水、壩體滲水等幾種類型，水體從壩體、壩基及壩肩外流會降低土石壩的應用效果，對下游的農田、居民等造成不利影響。為此需重視土石壩施工中的防滲處理，如在土石壩防水面加設土工膜，在土石壩周邊挖掘倒掛井等，可以顯著提升土石壩的防滲水性能。

（三）構建完善的質量保障體系

土石壩現場施工管理是質量控制的有效手段，為避免因施工人員質量意識不足、施工方法不當、施工質量管理不到位誘發土石壩施工質量缺陷，建議構建完善的質量保障體系。首先，由各專業技術人員、質量檢測人員等組成質量控制小組，針對現場施工技術問題進行協作探討，選擇更為科學、合理的施工工藝進行施工作業，以通過施工技術水平的提升保證土石壩施工質量;其次，加強對施工工序的監督，要求施工人員落實土石壩施工技術要求及標準，尤其是在土石料配比、壩體填筑施工中，密切監督施工人員對機械設備的使用情況，以此提升土石壩施工的科學性;最后，將質量檢測貫穿于土石壩施工的全過程中，不僅要檢驗材料質量，還需要對試件強度進行檢測，發現問題后及時解決，保證土石壩施工有序進行。

（四）加強對施工安全的監督管理

安全是土石壩施工的基石，如果施工中發生安全事故會制約施工進度、損害施工企業形象、降低施工人員對組織的歸屬感。為此，需加強對土石壩施工安全的監督管理，現場安全員高度重視并巡視檢查支護結構穩定性、實時監測壩基沉陷及位移量，發現施工人員違背安全生產條例或安全技術規范后及時制止要求其整改，以此創設安全施工環境，保證土石壩施工質量安全。

結束語

水利施工中土石壩施工技術具有操作簡單、用料少、工序簡潔的特點。但在施工中依然需要遵循穩定性、科學性及經濟性原則。當前水利施工中常用的土石壩施工技術為土石料選擇技術、土石料加工及堆放技術、土石料開挖及運輸技術、土石料壓實技術、土石料填筑技術。為保證土石壩施工質量，需重視土石壩壩基加固處理、注重土石壩防滲處理，并構建完善的質量保障體系、加強土石壩施工安全管理，以此提升土石壩施工技術在水利施工中的應用價值。

參考文獻

[1]曹向榮，張國銀.水利施工中土石壩施工技術的應用探討[J].低碳世界，2021，11（04）：126-127.

[2]劉顯興.淺議水利土石壩工程筑壩施工技術要點[J].珠江水運，2021（05）：48-50.

[3]陳接永.BIM技術在水利工程可視化仿真中的應用分析[J].四川水利，2021，42（02）：19-22.

[4]聶斌.水利施工中土石壩施工技術研究[J].江西建材，2020（10）：142+144.